Устройство для определения степени заряженности тяговой аккумуляторной батареи в процессе эксплуатации

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЗАРЯЖЕННОСТИ ТЯГОВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТА1ЦШ , содержащее входные выводы для подключения батареи, схему измерения И индикации и логическую схему, состоящую из датчиков разрядного тока батареи и канала контроля .разрядного тока, подключенного через усилитель к выходу датчика тока, а выход этого канала через первый вход элемента И и интегрирующее звено подключен к входу управляемого ключевого элемента , к Другому входу которого подключены входные выводы, выход элемента И подключен к цепи сброса показаний схемы измерения и индикацииj отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерения напряжения батареи в широком диапазоне изменения тока нагрузки и увеличения числа перезарядных ииклов батареи за с,рок ее службы, в логическую схему введен дополнительный канал контроля характера разрядного тока, содержащий последовательно соединенные первое дифференциальное звено, пороговый ограничитель , компаратор с опорным напряжением и второе дифференциальное звено, вход этого канала подключен параллельно входу канала контроля разрядного тока, а выход подключен к второму входу элемента И. 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) 3(51) Н 01 М 10/48

/ в.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

И ABTOPCHOMYCBPQETE)lbCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕ))А) ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3638255/24-07 (22) 30.08.83 (46) 07.10.84 . Бюл. Р 37 (72) Е.С.Гапчинский, П.В.Натаров, Н.А.Тимченко и Ю.М. Волков (71) Специальное конструкторское бюро Харьковского ордена "Знак Почета" завода "Электромашина" (53) 621.355.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 482840, кл. Н 01 М 10/48, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

В 555469, кл. Н 01 М 10/48, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

У 547877, кл. Н 01 М 10/48, 1975. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СТЕПЕНИ ЗАРЯЖЕННОСТИ ТЯГОВОЙ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ содержащее входные выводы для подключения батареи, схему измерения ,и индикации и логическую схему, состоящую из датчиков разрядного тока батареи и канала контроля .разрядного така, подключенного через усилитель к выходу датчика тока, а выход этого канала через первый вход элемента И и интегрирующее звено подключен к входу управляемого ключевого элемента, к Другому входу которого подключены входные выводы, выход элемента И подключен к цепи сброса показаний схемы измерения и индикации, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерения напряжения батареи в широком диапазоне изменения тока нагрузки н увеличения числа перезарядных циклов батареи за срок ее службы, в логическую скему введен дополнительный канал контроля характера разрядного тока, содержащий последовательно соединенные первое дифференциальное звено, пороговый ограничитель, компаратор с опорным напряжением и второе дифференциальное звено, вход этого канала подключен параллельно входу канала контроля разрядного тока, а выход подключен к второму входу элемента И. с опорными напряжениями (компараторы), триггер, управляемый ключевой элемент,.счетчик импульсов, дешифратор и индикатор $2) .

Устройство работает при импульсном потреблении тока от батарей с произвольным значением ЭДС. Условием точного измерения степени заряжен,ности батареи является контроль момента восстановления мгновенного значения напряжения батареи до значения ее ЭДС. При регулировании тока, нагрузки и сложных законах коммутации форма напряжения батареи имеет несколько перепадов в моменты включения и выключения ключевьм элементов преобразователя, поэтому выделяемое раэностное напряжение неопределенное, а показания схемы измерения и индикации неточные и недостоверные.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для определения степени заряженности тяговой аккумуляторной батареи, содержащее логическую схему и схему измерения и индикации. В состав схемы измерения и индикации входят электронное реле на транзисторах с источником опорного напряжения (компаратор), усилитель с тиристором, обладающий запоминающим свойством (триггер), цепь сброса показаний и индикатор. Логическая схема содержит датчик разрядного тока батареи (токовое реле), канал контроля разрядного тока, подключенный через усилитель к выходу датчика тока, а выход этого канала через первый вход элемента И и интегрирующее звено подключен к входу управляемого ключевого элемента, на второй вход которого подается напряжение контролируемой батареи, выход элемента И подключен к цели сброса показаний схемы измерения (3J .

ЗО

В устройстве осуществляется контроль в процессе эксплуатации амплитуды разрядного тока батареи при заданной выдержке времени подключения напряжения батареи к измерительной схеме, измерение мгновенного напряжения батареи и индикация результатов измерения, характеризующих степень заряженности батареи. Однако а после момента замыкания контакта реле, соответствующего достижению разрядным током номинального значеt 1 117739 2

Изобретение относится к вспомога тельным устройствам аккумуляторных батарей, обеспечивающим автоматичес кий контроль и индикацию степени заряженности при производстве, хранении и эксплуатации батарей и может быть использовано в рудничных электровозах, электрокарах, электро-. погрузчиках и других подъемнотранспортных средствах с питанием 1О от аккумуляторных батарей.

Известно устройство для определения степени заряженности аккумуляторной батареи, содержащее логическую схему и схему измерения и инди- 15 кации. В логическую схему входят узел сравнения (компаратор) мгновенного напряжения батареи и опорного напряжения, триггер и управляемый ключевой элемент. Схема измерения и индикации содержит генератор импульсов, дешифратор и индикатор. В устройстве выделяется разность ЭДС батареи и мгновенного напряжения батареи при номинальном токе нагрузки .

Полученное разностное напряжение преобразуется во временной интервал, длительность которого измеряется, результат измерения преобразуется в величину, характеризующую емкость батареи или степень ее заряженности (ij .

Устройство работает при импульсном потреблении тока от батареи с малым и постоянным коэффициентом заполнения периода повторения импульсов . Если период повторения импульсов тока нагрузки снижается или коэффициент заполнения увеличивается, что может происходить при регулируемом потреблении тока нагрузкой, то мгновенное значение напряжения батареи е восстанавливается до значения ЭцС батареи. При этом длительйость сигнала раэностного напряжения снижается и в результате схема измерения и индикации дает показания о снижении емкости батареи, что ухудшает точность и достоверность контро- ля °

Известно также устройство для определения степени заряженности аккумуляторной батареи, содержащее логическую схему и схему измерения и- индикации. В логическую схему входят блоки запоминания минимального и максимального значений напряжения батареи, блок выделения разности этих значений, два блока сравнения

17739 4 постоянного тока входящего в состав логической схемы устройства. К выхо,ду усилителя 5 подключены последова" тельно компаратор 6 с опорным напряжением Упп, пропорциональным номинальному разрядному току,и дифференциальное звено 7 ° Компаратор 6 и звено 7 составляют канал контроля разрядного тока батареи. К выходу усилиО теля 5 подключены также последова3 11 ния, в течение времени включенного состояния управляемого ключевого элемента, скорость нарастания или спада разрядного тока не контролируется, т.е. результаты измерений напряжения батареи как при номинальном токе, так и при токах вьппе номинального, например при токе короткого замыкания в нагрузке, не различаются, что снижает точность и досто- 1 верность измерений и ограничивает число циклов заряд-разряд батареи за срок ее службы. !

Цель изобретения — повьппение точности измерений напряжения батареи 1 в аироком диапазоне мгновенных значений тока, протекающего в нагрузке, и увеличение числа перезарядных циклов батареи за срок ее службы.

Поставленная цель достигается тем, о что в устройстве для определения степени заряженности тяговой аккумуляторной батареи, содержащем входные выводы для подключения батареи, схему измерения н индикации н логическую схему, состоящую из датчйка разрядного тока батареи и канала контроля разрядного тока, подключенного через усилитель к выходу датчика тока, а выход этого канала через первый вход элемента И и интегрирующее звено подключен к входу управляемого ключевого элемента, второй вход которого подключен на напряжение контролируемой батареи, при этом З5 выход элемента И подключен к цепи сброса показаний схемы измерения и индикации. В состав логической схемы введен дополнительный канал контроля характера разрядного тока батареи, 40 содержащий последовательно соединенные первое дифференциальное звено, пороговый ограничитель, компаратор с опорным напряжением .и второе дифференциальное звено, вход второго 45 канала подключен параллельно входу канала контроля разрядного тока, а выход подключен к второму входу элемента И.

На чертеже представлена блок-схе- й9 ма предлагаемого устройства.

Тяговая аккумуляторная батарея через датчик .2 тока батареи подключена к преобразователю 3 напряжения,, выход которого подключен к нагруз- у ке 4, которой является двигатель постоянного тока. Выход датчика 2, тока подключен к входу усилителя 5 тельно дифференциальное звено 8, пороговый ограничитель 9, компаратор 10 с опорным напряжением U npouopOllg» циональным заданной скорости спада разрядного тока батареи, и дифференциальное звено tt. Звено 8, ограничитель 9, компаратор 10 н звено 11 составляют канал контроля характера разрядного тока батареи.

Выходы звеньев 7 и 11 подключены на первый и второй входы элемента И 12, выход которого через интегрирующее звень 13 подключен на первый вход управляемого ключевого элемента 14, на второй вход которого подключено напряжение батареи 1.

Компараторы t5 - 17 с опорными напряжениями соответственно U U опт» оп<»

U<>< триггеры 1,8-20 и индикаторы 2123 составляют схему измерения и индикации. Первые входы компараторов 15-17 объединены в общую точку, к которой подключен выход элемента 14 ° Выходы компараторов 15-17 подключены соответственно к первым входам триггеров 18-20, вторые входы которых объединены в общую точку, к которой подключен выход элемента И. 12. Выходы триггеров 18-20 подключены соответственно к индикаторам 21-23.

Устройство работает следующим образом.

При разгоне тягового двигателя 4 посредством преобразователя 3 ток, протекаемый.от батареи 1, прерывистый. Сигнал с датчика 2 тока через усилитель 5 поступает в канал контроля разрядного тока и при достижении равенства мгновенного тока батареи номинальному разрядному току компаратор 6 срабатывает. Сигнал с датчика 2 тока одновременно поступает и в канал контроля характера разрядного тока и дифференцируется звеном 8 для определения скорости нарастания и спада тока. Через пороговый ограничитель 9 тока с выхода звена 8-прохо1117739 дит только отрицательный импульс.

Если ток двигателя 4 надает до нуля или скорость его спада больше заданной, что соответствует разгону двигателя 4, компаратор 10 канала конт- 5 роля характера разрядного тока не срабатывает и сигнал с выхода элемента И 12 на вход управляемого ключевого элемента 14 не поступает, поэтому элемент 14 разомкнут и напряжение 10 батареи 1 на входы компараторов 1517 измерительной схемы не поступает.

Такии образом, при.прерывистои токе, потребляемом от батареи 1 до начала работы двигателя 4 на естест- 15 вейной электромеханической характеристике, либо при бросках тока двига" теля 4, вызванных неисправностями в преобразователе 3 или резким увеличением тормозного момента двигате- 20 ля 4, измерительное устройство не срабатывает.

При работе двигателя 4 на естественной характеристике ток, потребляемый от батареи 1, и ток в двигате- 25 .ле 4 непрерывные. За счет противо-ЭДС, возникающей в якорной цепи, ток двигателя 4 становится ниже.пускового значения и ниже тока уставки компаратора 6 канала контроля разрядно- 30 го тока. Компаратор 6 .срабатывает.

Ввиду малой скорости спада тока дви" гателя 4 по цепи дифференциальное звено 8 — пороговый ограничитель 9компаратор 10 — дифференциальное зве- 5 но 1 1 на второй вход элемента И 12 однозначно поступает такой же сигнал, как и с выхода канала контроля раэрядного тока на первый вход элемента И 12. Сигнал с выхода элемента И 12 поступает как на триггеры 1820 измерительной схемы, устанавливая их в исходное состояние, так и через интегрирующее звено 13, создающее задержку на время переключения триггеров 18-20, на вход управляемоге ключевого элемента 14 . Последний подключает напряжение батареи 1 на первые входы коипараторов 15»17 измерительной схемы, на вторые входы которых поданы опорные напряжения

13 -Поп . С выхода коипараторов 15»

1.7, где опорные напряжения ниже напряжения батареи 1, поступают сигналы на триггеры 18-20 измерительной схемы. Переключение этих триггеров приводит к установке показаний на индикаторах 21-23, указывающих степень заряженности батареи.

При переходе двигателя 4 в тормозной режим ток от батареи 1 не потребляется и напряжение батареи 1 не измеряется.

Таким образом, напряжение батареи, характеризующее степень ее заряжен-, ности, измеряется при токе разряда батареи, равном номинальному току и имеющеи скорость спада, соответствующую работе двигателя на естественной характеристике. Этим повышает. ся точность и достоверность измерений степени заряженности батареи и число перезарядных циклов за срок ее службы.

1117739

ВЫЮПВ Заказ 7266/38 Тираж 682 Подшюсиое

Филиаи ППП "Патеит", г. Узгород, ул.Проектная,4